Классификация изделий микроэлектроники
жүктеу/скачать 15,64 Kb.
|
Классификация микроэлектронных устройств
|
Классификация изделий микроэлектроники Классификация микросхем может быть проведена по различным признакам. По функциональной сложности ИС принято характеризовать степенью интеграции, условно оцениваемой по десятичному логарифму числа элементов и компонентов, содержащихся в корпусе микросхемы. По этому признаку в настоящее время различают восемь степеней интеграции: первая степень -- 1… 10 элементов; вторая степень -- 10… элементов; третья степень -- … элементов; четвертая степень -- … элементов; пятая степень -- … элементов; шестая степень -- … элементов; седьмая степень --…элементов; восьмая степень -- свыше элементов. Интегральные схемы первой и второй степеней интеграции получили название малых интегральных схем (МИС). В англоязычной литературе они обозначаются термином Integrated Circuit (1С). Обычно они содержат один или несколько цифровых либо аналоговых элементов (логические вентили, триггеры, операционный усилитель и т.п.). Средняя интегральная схема (СИС или MSI -- Medium Scale Integration) -- это интегральная схема второй-третьей степени интеграции, содержащая уже не элементы, а функциональные узлы устройства (регистр, счетчик, дешифратор и др.). Большая интегральная схема (LSI -- Large Scale Integration) имеет третью либо четвертую степень интеграции и содержит одно или несколько функционально законченных устройств либо его частей. Сверхбольшая интегральная схема (СБИС или VLSI -- Very Large Scale Integration) -- интегральная схема пятой --седьмой степени интеграции. К этому классу относятся, например, микросхемы микроконтроллеров, памяти большого объема и т.д. Наконец, ультрабольшие интегральные схемы (УБИС или ULSI -- Ultra Large Scale Integration) имеют степень интеграции выше седьмой. К СБИС и УБИС относятся, например, центральные микропроцессоры современных ЭВМ. Еще одним признаком, характеризующим уровень технологии производства микросхем, является плотность упаковки -- количество элементов, размещенных на единице площади кристалла. В настоящее время для микросхем с низкой степенью интеграции этот параметр имеет порядок … , т.е. на одном квадратном миллиметре помещается примерно 100… 1 000 элементов. В то же время в отдельных случаях (например, в современных микропроцессорах) плотность упаковки может достигать величины порядка элементов/. В зависимости от вида обрабатываемых сигналов все интегральные микросхемы подразделяют: аналоговые и цифровые. Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Областью их применения являются, прежде всего, устройства аппаратуры телевидения и связи, а также измерительные приборы и системы контроля. Цифровые интегральные схемы предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной, как правило, двоичной функции. Они применяются для построения цифровых вычислительных машин, цифровых узлов измерительных приборов, систем автоматического управления и т.д. В настоящее время наблюдается тенденция все более широкого и успешного проникновения цифровых методов (следовательно, и микросхем) в традиционно аналоговые области. Примером могут служить цифровые методы обработки и записи звука, позволившие получить недостижимое ранее качество. По структуре и базовой технологии изготовления микросхемы подразделяются на два принципиально разных типа: полупроводниковые и пленочные. Своеобразное смешение этих двух технологий позволяет производить гибридные, а также совмещенные интегральные схемы. Основу современной микроэлектроники составляют полупроводниковые ИС, элементы которой выполнены в тонком (1… 10 мкм) приповерхностном слое полупроводниковой подложки, роль которой выполняет монокристалл кремния толщиной 200… 300 мкм. В зависимости от степени интеграции площадь подложки может варьироваться в весьма широких пределах: от нескольких единиц до 600…700 .». Элементы пленочной микросхемы выполнены в виде разного рода проводящих и непроводящих пленок, нанесенных на диэлектрическую (обычно стеклянную либо керамическую) подложку. Чисто пленочные ИС содержат только пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, иногда элементы индуктивности), так как пленочная технология не позволяет получать на подложке активные элементы (транзисторы), поэтому применение пленочных ИС ограничено. Гибридная ИС представляет собой пленочную микросхему, на которой после ее изготовления размещают в виде навесных элементов специально изготовленные безкорпусные диоды и транзисторы. Основой совмещенной микросхемы служит полупроводниковая ИС со сформированными активными элементами, на которую после изоляции поверхности нанесены пассивные пленочные элементы. Внутри каждого типа ИС существует своя классификация, обусловленная как физическими принципами работы, так и технологическими особенностями производства[3]. Основные положения и принципы микроэлектроники Особенностью микроэлектронных устройств является высочайшая степень сложности выполняемых ими функций. Для решения сложных задач создаются схемы, в которых число компонентов может доходить до 107… 108. Очевидно, что при таком числе элементов обеспечить правильность связей между ними и надежность функционирования вручную невозможно. Отсюда следует ключевое требование максимальной автоматизации производства изделий микроэлектронной техники. Принципиально важным моментом является то, что при изготовлении микросхем используется групповой метод производства. Суть его заключается в том, что на одной пластине полупроводникового материала одновременно изготавливается большое число интегральных схем. Кроме того, если позволяет технологический процесс, одновременно в работе находится несколько десятков таких пластин. По завершении основного технологического цикла пластина режется на кристаллы, каждый из которых представляет собой отдельную микросхему. На заключительной стадии осуществляют корпусирование -- помещение кристалла в корпус и соединение контактных площадок с выводами (ножками) интегральной схемы. Групповой метод производства и необходимость выполнения большого числа электрических соединений делают оптимальной и безальтернативной планарную (от англ. plane -- плоскость) технологию изготовления микросхем. При этом все элементы и их составляющие, а также необходимые соединения формируются в интегральной схеме через плоскость. В основе развития микроэлектроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронной аппаратурой, и расширение круга решаемых с помощью этой аппаратуры задач. Это приводит к тому, что на определенном этапе становится невозможным решение новых задач на основе старой элементной базы. В результате труда ученых, инженеров и технологов «появляются на свет» все новые и новые электронные приборы, обладающие более высокими характеристиками по отношению к своим предшественникам. При этом факторами, лежащими в основе смены элементной базы электронных узлов и устройств, являются надежность, стоимость и мощность, а также габаритные размеры и масса. Факторы, определяющие развитие микроэлектроники, можно разделить на три равнозначных аспекта: физический, технологический и схемотехнический. Остановка в развитии любого из этих аспектов неминуемо тормозит прогресс в области микроэлектроники в целом. жүктеу/скачать 15,64 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|